利用ASTM E1354氧氣消耗量熱儀測定材料及產品的放熱率及表觀煙度釋放率

美國材料與試驗協會 (ASTM) 制定的 ASTM E1354 標準測試方法，即利用氧氣消耗量熱法測定材料和產品的熱量和表觀煙霧釋放速率，是一種火災測試響應標準，允許測量暴露於受控輻射加熱水平（有或沒有外部點火器）的材料的響應。

本文所述的測試方法用於確定材料和產品的可燃性、放熱率、質量損失率、有效燃燒熱和可見菸霧形成。

放熱速率是透過測量氧氣消耗量來決定，而氧氣消耗量取決於廢氣流中的氧氣濃度和流量。有效燃燒熱是透過同時測量樣品質量損失率和放熱速率來確定的。煙霧生成量是透過燃燒產物流來阻擋光線來測量的。

樣品應承受初始測試熱通量，範圍為 0 kW/m²^至100 kW/m² ^。如採用外部點火，則應使用電火花。初始測試熱通量值和外部點火方式應符合相關材料或性能標準的規定。無論最終用途是水平還是垂直放置，樣品的正常測試方向均為水平。該裝置還包含垂直方向測試功能，但僅用於探索性或診斷性工作。

可燃性定義為從最初暴露於持續火焰到最終燃燒所經過的時間。

這種測試方法專為材料和產品評估、數學建模、設計或開發研究而開發。材料樣品範例包括最終產品的部分部件或最終產品中使用的各種組件。

ASTM E1354 是一項廣泛應用的耐火測試標準，也是最重要的實驗室規模耐火測試方法之一，用於評估材料在火災條件下的性能。此測試使用錐形量熱儀進行，該儀器可在受控的實驗室環境中模擬真實的火災環境。

ASTM E1354 標準的主要目的是測量材料在特定輻射熱條件下的耐火性能。此標準具體評估以下參數：

• 放熱速率
• 煙霧產生
• 點火特性
• 燃燒過程中的質量損失
• 有毒氣體（一氧化碳、二氧化碳）的生成

這些參數至關重要，因為熱釋放速率是火災發展和蔓延的最重要因素。

ASTM E1354 標準測試方法是基於氧氣消耗量熱法的原理，具體如下：

• 燃燒過程中釋放的熱量與消耗的氧氣量成正比。
• 每消耗一公斤氧氣，大約會釋放 13,1 兆焦耳的熱量，可以精確計算出火勢強度。

實驗中使用的錐形量熱儀由幾個基本部件組成：

• 錐形輻射加熱器（約 100 kW/m²）²（提供高達）的受控熱流
• 樣品架（通常用於 100 毫米 x 100 毫米的樣品）
• 點火系統（火花點火器）
• 排氣系統（收集燃燒氣體）
• 氧氣分析儀（測量氧氣消耗量）
• 稱重感測器（測量質量損失）
• 煙霧測量系統

該系統能夠對燃燒行為進行詳細的即時監測。

測試過程通常遵循以下步驟：

• 樣品製備：樣品在受控的溫度和濕度條件下進行處理。它們通常是未經處理的，代表實際使用的材料。
• 熱暴露：樣品受到預定的輻射熱通量（通常為 35 或 50 kW/m³）的影響。²）暴露於。
• 點火：樣品可能自燃或用火花點火器點燃。
• 數據採集：持續測量以下參數：
  • 放熱速率
  • 煙密度
  • 品質損失
  • 氣體濃度
  • 測試時長

測試將持續進行，直到燃燒停止或達到規定的時間。

• 測量的關鍵參數：ASTM E1354 標準提供了一系列廣泛的數據集，其中包括：
  • 最高熱釋放率
  • 總熱釋放
  • 點火時間
  • 質量損失率
  • 煙霧產生率
  • 有效燃燒熱
  • 氣體排放（一氧化碳、二氧化碳、有毒氣體）

這些輸出結果有助於工程師了解某種材料對火災強度的影響。

ASTM E1354 標準被廣泛應用於許多行業，包括：

• 建築材料（隔熱材料、板材、地板）
• 汽車和運輸
• 電子產品和電纜
• 家具和紡織品

此標準的典型應用包括：

• 產品開發與研發
• 消防安全工程
• 遵守法律法規
• 火災建模的輸入數據

ASTM E1354 標準的優點如下：

• 它所需的樣本量較小，但能提供全面的數據。
• 它具有高度可重複性和可靠性。
• 適用於研究和產品比較。
• 它提供的數據可用於火災模擬模型。

然而，該標準也存在一些限制：

• 這是台架規模的測試，不是全面火災場景的模擬。
• 結果可能無法準確反映真實的火災情況。
• 火災建模需要專家意見。

總之，ASTM E1354 標準是評估材料在火災環境下性能的最重要的耐火測試標準之一。它透過測量熱釋放、煙霧產生和燃燒特性，為消防安全設計、材料選擇和法規遵循提供關鍵數據。該標準能夠小規模地模擬真實的火災條件，使其成為現代消防科學與工程中不可或缺的工具。

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